Grenzbereiche von Seitenkanalverdichtern im Vakuumbetrieb

Zusammenfassung

Mit sinkendem Saugdruck im Vakuumbereich steigt die kinematische Viskosität des Gases an, so daß die Reynoldszahl einer Seitenkanalströmung absinkt und sich der laminaren Strömungsstruktur annähert, die das Verhalten der Seitenkanalverdichter während der Arbeitsübertragung verändern kann. Durch die im Vakuumbereich verringerte Gasdichte werden bei gleichem Volumenstrom der Massenstrom und die übertragene spezifische Enthalpie vermindert. Dadurch sinkt auch die spezifische Entropiezunahme während der Verdichtung und während der Expansion des Massenstromes im Unterbrecher. Hieraus resultierend verringert sich die Temperaturerhöhung der Verdichtung bei gleichem Druckverhältnis und die thermische Belastung des Verdichters. Die polytrope Zustandsänderung des Gases während der Verdichtung nähert sich mit sinkendem Saugdruck im Vakuumbereich der adiabaten Zustandsänderung. Die polytrope Expansionsströmung im Unterbrecher nähert sich mit sinkendem Saugdruck der theoretisch zu erwartenden isothermen Zustandsänderung, wodurch Seitenkanalverdichter im Vakuumbereich thermisch entlastet werden und höhere Druckverhältnisse erreichen können. Dadurch bewirkt der Unterbrecher von Seitenkanalverdichtern, welcher im Druckbetrieb hohe spezifische Dissipationsverluste verursacht und zu großen Polytropenexponenten führt, im höheren Vakuumbereich thermodynamische Vorteile gegenüber dem Druckbereich.

Abstract

The kinematic viscosity of the gas rapidely rises with decreasing suction pressure in the vacuum region, which leads to a decrease of the reynolds number of the flow in the side channel and to a laminar flow structure which may cause a modification of the side-channel-compressor behavior during the energy transfer. By the reduced density of the gas in the vacuum region of the side channel compressor the mass flow and the transfered specific enthalpy are decreased with constant volume flow. Through that, the specific growth of enthalpy during the compression and during the expansion of the mass flow in the breaker decreases. This leads to a decrease in the growth of the temperature during the compression at the same pressure ratio and the thermal load of the compressor is reduced. The polytropic change of state of the gas during the compression approaches an adiabatic change of state for decreasing suction pressure in the vacuum region. The polytropic change of state of the expansion flow in the breaker approaches the theoretical expected isothermal change of state for decreasing suction pressure, whereby side channel compressors are relieved of thermal load and higher pressure ratios are within reach. So the breaker of the side channel compressor, which causes in pressure operation mode high specific dissipation losses and leads to high polytropic exponents effects in the higher vacuum region thermodynamic advantages of the pressure region.